JP2020060226A

JP2020060226A - トーショナルダンパ

Info

Publication number: JP2020060226A
Application number: JP2018190760A
Authority: JP
Inventors: 成田　信彦; Nobuhiko Narita; 信彦成田
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2018-10-09
Filing date: 2018-10-09
Publication date: 2020-04-16

Abstract

【課題】トーショナルダンパの耐熱性や耐油性等の耐久性を向上させる。【解決手段】ハブ１１と、ハブ１１にラジアルベアリングおよびスラストベアリング４１を介して円周方向変位可能に保持されたマス２１と、スラストベアリング４１との間にマス２１を挟み込むように配置され、ハブ１１に設けたバネ受け５１に保持され、ハブ１１と共に回転する板バネ６１と、板バネ６１に対向するマス２１の端面に設けられ、円周方向一方へ向けて板バネ６１から離れる向きに傾斜するテーパ面２３および板バネ６１に近付く向きに傾斜するテーパ面２４を有して谷形状に形成された凹部２２と、板バネ６１に設けられ、マス２１へ向けての山折り形状をなし、凹部２２に挿入され、凹部２２の内面と接触する突起６２と、を備えることを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、トーショナルダンパに関する。

図５に示すようにトーショナルダンパ１０１は、ハブ１０２にバネ１０３を介してマス１０４を連結した構造を備え、バネ１０３およびマス１０４の組み合わせよりなる共振系の共振周波数をクランクシャフト等の防振対象物の捩り共振周波数と一致させることで、防振対象物の捩り共振を吸収し、振動を低減させる機能を発揮する。

バネ１０３はゴム材よりなる。ゴム材は捩り方向（トーショナルダンパ円周方向）のほかに各方向全て（６自由度）に剛性を有することから、所定の質量を備えるマス１０４を所定の位置に保持する機能を有し、よって簡素な構造でトーショナルダンパ１０１を成立させることができる。また、ゴム材は粘弾性減衰特性を有することから、トーショナルダンパ１０１に必要とされる減衰特性が予め備わっており、よって優れた防振性能を発揮しやすい。

実用新案登録第２５２４５１１号公報特開平５−２１５２０２号公報特開２００４−８４６８１号公報

しかしながら、ゴム材は一般に耐熱性に乏しく、エンジン内部への装着に適さないことがある。また、ゴム材は一般に耐油性に乏しく、エンジン内部への装着に適さないことがある。したがってバネを含むトーショナルダンパ全体として耐熱性や耐油性等の耐久性を向上させたいとの要望がある。

本発明は、トーショナルダンパの耐熱性や耐油性等の耐久性を向上させることを課題とする。

本発明のトーショナルダンパは、ハブと、前記ハブにラジアルベアリングおよびスラストベアリングを介して円周方向変位可能に保持されたマスと、前記スラストベアリングとの間に前記マスを挟み込むように配置され、前記ハブに設けたバネ受けに保持され、前記ハブと共に回転する板バネと、前記板バネに対向する前記マスの端面に設けられ、円周方向一方へ向けて前記板バネから離れる向きに傾斜するテーパ面および前記板バネに近付く向きに傾斜するテーパ面を有して谷形状に形成された凹部と、前記板バネに設けられ、前記マスへ向けての山折り形状をなし、前記凹部に挿入され、前記凹部の内面と接触する突起と、を備えることを特徴とする。

本発明では、トーショナルダンパの耐熱性や耐油性等の耐久性を向上させることができる。

実施の形態に係るトーショナルダンパを示す図で、（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）はその断面斜視図、（Ｃ）はその背面方向から視た斜視図同トーショナルダンパに備えられるハブ、マス、ラジアルベアリングおよびスラストベアリングの組立て状態を示す図で、（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）はその断面斜視図、（Ｃ）はその正面図同トーショナルダンパに備えられるバネ保持具および板バネの組立て状態を示す図で、（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）はその正面図、（Ｃ）はその背面方向から視た断面斜視図（Ａ）は同トーショナルダンパの正面図、（Ｂ）は同トーショナルダンパの作動状態を示す正面図背景技術に係るトーショナルダンパの半裁断面図

図１ないし図４に示すように、実施の形態に係るトーショナルダンパ１は、防振対象物である車両用エンジンのクランクシャフト（図示せず）に取り付けられる環状のハブ１１を備え、このハブ１１に、ラジアルベアリング３１およびスラストベアリング４１を介してマス（振動リング）２１が円周方向に変位可能に保持されている。

また、ハブ１１にバネ受けとしてのバネ保持具５１が固定され、このバネ保持具５１によって板バネ６１が保持されている。板バネ６１は、スラストベアリング４１との間にマス２１を挟み込むように配置されている。板バネ６１はハブ１１およびバネ保持具５１と共に回転する。板バネ６１はマス２１をスラストベアリング４１のほうへ向けて弾性付勢する。

各部品はいずれも環状に形成され、同軸上に配置されている。ハブ１１、マス２１、バネ保持具５１および板バネ６１はそれぞれ金属製の部品とされている。ラジアルベアリング３１およびスラストベアリング４１は銅など金属製の滑り軸受、またはＰＴＦＥなど高耐熱性樹脂よりなるものとされている。トーショナルダンパ１はゴム製の部品を備えていない。

ハブ１１は、クランクシャフトの先端に固定されるボス部１２を備え、このボス部１２の軸方向一方の端部から径方向外方へ向けて端面部１３が一体に設けられ、端面部１３の外周端部から軸方向一方へ向けて筒状部１４が一体に設けられ、端面部１３の外周端部から径方向外方へ向けてフランジ部１５が一体に設けられている。

マス２１は、径方向に長い断面長方形状に形成され、ハブ１１における筒状部１４の外周側であってフランジ部１５の軸方向一方の側に配置されている。

ラジアルベアリング３１は、筒状に形成され、ハブ１１における筒状部１４の外周面とマス２１の内周面の間に介装されている。尚、このようにハブ１１の筒状部１４とマス２１の間にラジアルベアリング３１が介装されているので、ハブ１１に対しマス２１は径方向にガタつくことがない。

スラストベアリング４１は、平板環状に形成され、ハブ１１におけるフランジ部１５の軸方向一方の端面とマス２１の軸方向他方の端面の間に介装されている。尚、このようにハブ１１のフランジ部１５とマス２１の間にスラストベアリング４１が介装され、マス２１が板バネ６１のバネ性によりスラストベアリング４１のほうへ向けて弾性付勢されるので、ハブ１１に対しマス２１は軸方向についてもガタつくことがない。

バネ保持具５１は、ハブ１１における筒状部１４の先端外周面に嵌合される筒状部５２を備え、この筒状部５２の軸方向他方の端部から径方向外方へ向けてフランジ部５３が一体に設けられている。

板バネ６１は、平板環状に形成され、マス２１とバネ保持具５１におけるフランジ部５３の間に配置されている。板バネ６１はリベット７１をもってバネ保持具５１におけるフランジ部５３に固定されている。

図２に示すように、マス２１における板バネ６１に対向する軸方向一方の端面に凹部２２が設けられている。

凹部２２は、円周方向一方（矢印Ｄ）へ向けて板バネ６１から徐々に離れる向き（軸方向他方へ向けての向き）に傾斜するテーパ面（下りテーパ面）２３と、同じく円周方向一方へ向けて板バネ６１に徐々に近付く向き（軸方向一方へ向けての向き）に傾斜するテーパ面（上りテーパ面）２４とが連続的に組み合わされることによりＶ字の谷形状をなすものとして形成されており、このような形状の凹部２２が円周方向に複数連続して設けられている（例えば４等配）。一対のテーパ面２３，２４の傾斜角度（軸直角平面に対する傾斜角度）は互いに同等に設定されている。

一方、この凹部２２に対応して、板バネ６１に突起６２が設けられている。

すなわち図３に示すように、突起６２は、円周方向一方（矢印Ｄ）へ向けてマス２１に徐々に近付く向き（軸方向他方へ向けての向き）に傾斜するテーパ部（上りテーパ部）６３と、同じく円周方向一方へ向けてマス２１から徐々に離れる向き（軸方向一方へ向けての向き）に傾斜するテーパ部（下りテーパ部）６４とが連続的に組み合わされることによりＶ字の山折り形状をなすものとして形成されており、このような形状の突起６２が円周方向に複数設けられている（例えば４等配）。一対のテーパ部６３，６４の傾斜角度（軸直角平面に対する傾斜角度）は互いに同等に設定されている。

突起６２は、板バネ６１の円周上一部に設けられており、互いに隣り合う突起６２の間には平面部６６が設けられている。したがって板バネ６１には突起６２と平面部６６が円周上交互に設けられており、このうちの平面部６６において板バネ６１がバネ保持具５１にリベット止めされている。

図４（Ａ）に拡大して示すように、突起６２は凹部２２に挿入され、凹部２２の内面に接触しており、とくに上記山折り形状の頂部６５において凹部２２の底部（谷底部）２５に接触している。

突起６２の頂部６５がなす角度（Ｖ字の頂角）θ_１は凹部２２の底部２５がなす角度（Ｖ字の底角）θ_２よりも小さく設定されている。突起６２の円周方向幅ｗ_１は凹部２２の円周方向幅ｗ_２よりも小さく設定されている。突起６２の軸方向高さｔ_１は凹部２２の軸方向深さｔ_２よりも大きく設定されている。したがって板バネ６１は突起６２のみがマス２１に接触するものとされ、突起６２はその頂部６５のみがマス２１に接触するものとされている。

また、突起６２がマス２１によって軸方向一方（図４（Ａ）における左方）へ向けて押圧されたときに板バネ６１が弾性変形して軸方向のバネ性を発揮しやすいよう、突起６２の背面側（軸方向一方の側）に位置して板バネ６１とバネ保持具５１との間に軸方向クリアランスｃが形成されている。この軸方向クリアランスｃを形成するため、バネ保持具５１のフランジ部５３に円周上一対の段差５４が設けられ、これによりフランジ部５３に、板バネ６１の平面部６６と接触しリベット止めされる平面部５５と、板バネ６１との間に軸方向クリアランスｃを形成する平面部５６とが円周上交互に設けられている。

一対の段差５４の円周方向の間隔すなわち平面部５６の円周方向幅ｗ_３は突起６２の円周方向幅ｗ_１よりも大きく形成されている。したがって突起６２と連続するように突起６２の円周方向両側に位置して平面部６６の端部にバネ保持具５１に接触しない平面状の軸方向板バネ部（軸方向たわみ部）６７が設けられている。この軸方向板バネ部６７はバネ保持具５１によって片持ち状に保持されているので、軸方向クリアランスｃを狭める向きに弾性変形する。したがってこの軸方向板バネ部６７が板バネ６１における軸方向のバネ性を発揮する部分とされている。

図４（Ａ）は、トーショナルダンパ１の初動姿勢を示しており、この初動姿勢では上記したように板バネ６１に設けられた突起６２の山折り形状の頂部６５が、マス２１に設けられた凹部２２の底部２５に接触している。

この図４（Ａ）の初動姿勢においてトーショナルダンパ１にクランクシャフト側の捩り振動が入力すると、シャフトに固定されたハブ１１、バネ保持具５１および板バネ６１に対しマス２１が円周方向いずれか一方へ向けて変位（回転）し、突起６２に対して凹部２２が変位し、突起６２が円周方向へ向けて弾性変形し、弾性変形に伴う弾性復元力（反力）が発生し、円周方向バネ（捩りバネ）として作動する。したがって所定の慣性質量を有するマス２１との組み合わせよりなる捩り方向の共振系が設定され、捩り振動を吸収低減することができる。

また、上記図４（Ａ）の初動姿勢においてトーショナルダンパ１にクランクシャフト側の振幅大の捩り振動が入力すると図４（Ｂ）に示すように、シャフトに固定されたハブ１１、バネ保持具５１および板バネ６１に対しマス２１が円周方向いずれか一方（例えばＤ方向）へ向けて変位（回転）し、突起６２に対して凹部２２が変位し、凹部２２の底部２５に接触していた突起６２の頂部６５が底部２５に連続するテーパ面２３に接触する（頂部６５がテーパ面２３に乗り上げる）ことになり、突起６２がマス２１によって軸方向一方（図では左方）へ向けて押圧され、軸方向板バネ部６７が軸方向クリアランスｃを狭める向きに弾性変形し、弾性変形に伴う弾性復元力（反力）が発生し、軸方向バネとして作動する。したがって板バネ６１がその反力によってマス２１を軸方向他方（図では右方）へ向けて押圧し、マス２１をスラストベアリング４１に強く押し付ける。したがってマス２１とスラストベアリング４１の間やスラストベアリング４１とハブ１１のフランジ部１５の間に、押し付け力に見合う大きさの摺動抵抗が発生し、ここに振動減衰力が発生する。したがってこの振動減衰力によってクランクシャフト側に生起される振動を一層有効に吸収低減することができる。

また、上記構成のトーショナルダンパ１は、従来のゴム製のバネの代わりとして金属製の板バネ６１を備えるものであって、金属製の板バネ６１は、ゴム製のバネと比較して格段に耐熱性および耐油性が優れている。上記構成のトーショナルダンパ１は、ゴム材よりなる部品を備えていない。したがってトーショナルダンパ１全体として耐熱性や耐油性等の耐久性を向上させることができ、高温雰囲気の環境やエンジンオイルに浸漬される環境などで好適に用いられるトーショナルダンパ１が提供される。

本発明のトーショナルダンパは例えば、自動車補機や制御装置、電子装置などの防振支持の分野で用いられる。また、本発明のトーショナルダンパは例えば、家電や電子機器などの分野で用いられる。

１トーショナルダンパ
１１ハブ
１２ボス部
１３端面部
１４，５２筒状部
１５，５３フランジ部
２１マス
２２凹部
２３，２４テーパ面
２５底部
３１ラジアルベアリング
４１スラストベアリング
５１バネ保持具（バネ受け）
５４段差
５５，５６，６６平面部
６１板バネ
６２突起
６３，６４テーパ部
６５頂部
６７軸方向板バネ部
７１リベット

Claims

ハブと、
前記ハブにラジアルベアリングおよびスラストベアリングを介して円周方向変位可能に保持されたマスと、
前記スラストベアリングとの間に前記マスを挟み込むように配置され、前記ハブに設けたバネ受けに保持され、前記ハブと共に回転する板バネと、
前記板バネに対向する前記マスの端面に設けられ、円周方向一方へ向けて前記板バネから離れる向きに傾斜するテーパ面および前記板バネに近付く向きに傾斜するテーパ面を有して谷形状に形成された凹部と、
前記板バネに設けられ、前記マスへ向けての山折り形状をなし、前記凹部に挿入され、前記凹部の内面と接触する突起と、
を備えることを特徴とするトーショナルダンパ。
請求項１記載のトーショナルダンパにおいて、
前記突起は、前記山折り形状の頂部が前記凹部の底部に接触し、
前記山折り形状の頂部は、前記マスが円周方向変位したときに前記いずれかのテーパ面に接触することを特徴とするトーショナルダンパ。
請求項２記載のトーショナルダンパにおいて、
前記マスが円周方向変位して前記山折り形状の頂部が前記いずれかのテーパ面に接触したとき、軸方向に弾性変形してその反力により前記マスを前記スラストベアリングに押し付ける軸方向バネ作用を発揮する軸方向板バネ部が前記板バネの一部として設けられていることを特徴とするトーショナルダンパ。